随着我国水电建设的发展和施工技术的改进,水电站地下洞室群的数目越来越多,其规模也越来越大,这给其施工管理带来了挑战。而施工进度又是地下洞室群施工管理的重点。地下洞室群施工面临着施工工期紧、施工工艺复杂、不确定性因素多等难点,同时面临如何使制定的进度计划更有效地指导实际施工等问题。如何解决这些问题,是目前地下洞室群施工进度研究的重点。因此,本文就上述问题展开深入的研究分析,并取得了以下研究成果:1、确定了地下洞室群施工进度各不确定性参数的概率分布类型,采用马尔科夫蒙特卡洛(Markov chain Monte Carlo,MCMC)采样方法和基于均匀设计的敏感性分析方法对不同类型的仿真参数进行了采样和优化。地下洞室群施工中存在多种不确定性因素。目前考虑不确定性因素的施工进度仿真研究仅集中在对具有随机性的工序时间进行概率分析从而计算完工概率方面,没有考虑岩性、施工干扰等多方面的不确定性;并且,现有施工进度仿真研究中采用蒙特卡洛方法(Monte Carlo,MC)模拟不确定性因素,具有仿真次数多、结果不稳定、没有考虑随机序列之间的相关性等缺陷。针对上述问题,首先分析了不确定性仿真输入参数的概率分布类型;其次,采用Markov概率转移方程改进了岩性参数的概率分布;最后,采用MCMC方法对不确定性仿真输入参数进行采样,通过马尔可夫链的状态转移概率方程考虑了仿真参数各个采样状态之间的相互影响,克服了目前大多采用的MC方法的缺点,为施工进度仿真、鲁棒性分析与优化提供了输入数据。除此之外,采用基于均匀设计的参数敏感性分析方法分析了资源配置参数取值变化对施工工期的影响,为施工组织设计中初始施工方案的优化配置和实际施工中进度控制关键参数的确定提供了科学依据。2、综合考虑地下洞室群施工中的不确定性因素,提出了基于不确定性分析的地下洞室群施工进度仿真理论与建模方法。针对目前地下洞室群施工进度仿真对岩性、机械故障、施工干扰等不确定性因素考虑不足的缺点,建立了基于不确定性分析的耦合CPM(Critical Path Method)和CYCLONE(Cycle Operation Network)的地下洞室群施工进度仿真模型:运用MCMC方法对基于不确定性分析的仿真模型输入参数进行采样,通过概率分布函数考虑了活动节点持续时间的不确定性;采用Markov概率转移方程改进仿真模型中岩性参数的选取方法,更准确地考虑岩性施工参数的不确定性;为仿真干扰发生时的施工进度,仿真模型中增加了系统动力学仿真模块,实现了考虑机械故障率变化的施工进度仿真,为施工进度鲁棒性分析提供了便捷的途径。3、考虑赶工程度对机械故障率的影响,建立了施工机械故障率影响下的施工进度系统动力学与离散事件仿真耦合模型。针对目前地下洞室群施工过程模拟所采用的离散事件仿真方法没有考虑施工进度和机械故障之间的相互影响,以及通过随机概率函数对机械故障进行MCMC采样没有考虑机械故障率的变化等问题,本文建立了施工机械故障与施工进度相互影响的系统动力学模型,采用模型中的不同赶工程度的反馈关系模拟了机械故障率的变化,在模型中运用随机概率分布来描述时间延迟等变量以及加入“突发性磨损”等辅助变量,从不同方面考虑了机械故障的不确定性。利用离散事件仿真侧重于对施工工艺细节的分析,系统动力学侧重于从施工系统整体的角度对变量之间因果关系或连续变化的过程进行分析的优点,建立了考虑施工机械故障率的施工进度系统动力学与离散事件仿真耦合模型,为预测施工干扰下的施工工期及鲁棒性指标提供了合理的依据。4、为提高施工进度的抗干扰能力,对地下洞室群施工进度鲁棒性及其分析方法进行了研究。针对现有研究以工期最短为仿真目标,没有考虑施工进度抵抗不确定性干扰的能力的问题,首先根据地下洞室群施工进度仿真模型的逻辑构成结构,提出了时间偏差和结构偏差两个判断施工进度鲁棒性优劣的指标,为施工进度鲁棒性度量提供更全面的判断依据;其次,提出了基于关键链的鲁棒性施工进度缓冲确定方法,在考虑工序紧前紧后关系的同时,考虑了资源约束对缓冲区的影响;最后建立了以工期和鲁棒性综合最优为目标的施工进度优化模型,并采用遗传算法进行求解,为提出鲁棒性高的施工方案提供了依据。5、考虑工期与鲁棒性相互制约的关系,提出了基于数据包络分析的地下洞室群施工进度仿真多方案评价与优选方法。地下洞室群施工工期与鲁棒性这两个关键因素,存在互相制约、此消彼涨的关系。目前地下洞室群施工仿真多方案优选的研究中主要采用基于特尔菲法的线性加权求解法或采用层次分析法的多目标规划方法,由于这些方法存在主观认识依赖程度高,加权系数缺少依据,缺乏后分析等不足,本文采用数据包络分方法,建立了耦合工期和鲁棒性的地下洞室群施工进度仿真多目标综合评价模型,分析了遗传算法求得的各优化方案的相对有效性,方案的优劣顺序,运用投影定理分析了其他非有效方案失效原因。研究为地下洞室群施工组织设计和项目管理决策提供了理论支持。